Ο Πασχάλης Κιτρομηλίδης δίδαξε ως Lecturer on Government στο Harvard University και εν συνεχεία στη Νομική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών, όπου εξελέγη Αναπληρωτής Καθηγητής (1983) και Καθηγητής της Πολιτικής Επιστήμης (1987).
Από το 1980 διευθύνει ως διευθυντής και γενικός γραμματεύς του Δ.Σ. το ιστορικό επιστημονικό ίδρυμα της Μέλπως Μερλιέ, Κέντρο Μικρασιατικών Σπουδών. Υπηρέτησε ως διευθυντής του Ινστιτούτου Νεοελληνικών Ερευνών του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών (2000-2011).
Είναι μέλος του Επιστημονικού Συμβουλίου της Βουλής των Ελλήνων από το 2004.